[实用新型]一种铅-钢层状复合电极

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种湿法冶金用阳极，尤其是一种铅-钢层状复合电极，属于电化学器件领域。

背景技术

目前，公知的阳极材料是电解（积）冶金和电化学工业的重要装备器件，有着电化学反应体系中的“心脏”之称，其主要以铅基二元合金（Pb-Ag合金）、铅基多元合金（Pb-Ag-Sr-Ca合金）等为主，铅合金具有良好的电化学性能、较低的使用成本和便宜的回收再利用等优点。但是，铅电极在实际应用中存在以下问题：①铅合金内阻大，导致电解过程中能耗大；②铅电极的机械强度过低：在电解锌过程中，在电场力的作用之下，由于铅的强度低，会造成电极板弯曲变形，这不仅会破坏电化学反应的稳定性，而且还会导致极间短路，引起烧板；③铅电极的局部溶解性：由于电流密度分布不均影响，使电极表面局部电流过大，导致电解过程中铅基体局部位置易产生PbO₂的疏松体而逐步脱落，形成阳极泥，且造成部分脱落的铅在阴极析出，污染析出产品的纯度；④铅合金阳极板质量大，操作不便。

实用新型内容

为了克服现有的阳极材料内阻大、机械强度低等不足,本实用新型提供一种新型铅-钢系层状复合阳极，该阳极材料不仅机械强度高，而且内阻小、耐蚀性好。

本实用新型通过下列技术方案实现：一种铅-钢层状复合电极，包括导电铜梁、包覆层、第三过渡组元金属层和内芯，其中，内芯外围由内到外依次复合第三过渡组元金属层、包覆层，且在复合电极的一端外侧设置导电铜梁。

所述包覆层为铅或者铅基合金。

所述内芯为钢材。

本实用新型从基体结构的设计入手，采用层状复合结构的电极基体设计方案，其技术思想是：阳极基体的内芯利用导电性优且质轻、低成本的金属钢作为集流载体和电子传输的快速通道，起到降低基体内阻、均化电流密度分布、增加强度的目的，而外层采用固-固复合方法，内层引入第三过渡组元解决铅、钢界面结合问题，制备出铅钢层状复合阳极材料，该电极的基体外层仍然保持了铅合金原有的电化学性质和原有的电积工艺的技术要求。

本实用新型具备的有益效果和优点：该铅-钢层状复合电极具有机械强度高、槽电压低、耐蚀性能好、质量轻等特点。

由于采用多层金属复合“三明治”式的结构设计方案，提高了电极的导电性能，层状复合结构的铅-钢阳极从总体等效电路来看，它是Pb‖PbFe‖Fe的并联结构，其总内阻小于或等于钢的内阻，这改善了电子流动的快速传输效应，使得电流通过高电阻铅的路径也最短，从而达到减小电极上的电压降落，使得电极反应速度加快，催化活性提高，再则内阻减小则电极电位降低，无功损耗则减少；均化了阳极及阴极表面的电流分布：在铅-钢阳极参加电化学反应时，电流首先是由内芯钢板导入，由于钢的内阻与铅相比较小，则在钢板表面形成等位电势面，这些等势线将电能均匀地穿过铅合金层导入电解液，直至均匀地分布在阴极表面上，这对提高电解过程中的电流效率、提高阴极产品的质量和减缓阳极的局部腐蚀有着直接的至关重要的作用；增加了铅电极的机械强度：采用钢板为基体内芯无疑增加了铅电极的强度，这对提高阳极板的抗蠕变性能起着重要的支撑骨架的作用；减轻了铅阳极板的重量：钢的密度约是铅的0.7倍，采用铅钢复合的电极比传统铅电极的重量减少，这对提高操作过程的灵活性都是有益的。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是图1中A-A纵剖面的示意图；

图3是图1中B-B横剖面的示意图；

图中，1为导电铜梁，2为包覆层，3为第三过渡组元金属层，4为内芯。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

实施例1

如图1～3，铅-钢层状复合电极包括导电铜梁1、铅包覆层2、第三过渡组元金属层3和内芯4，其中，钢材内芯1外围由内到外依次复合第三过渡组元金属层3、包覆层2，且在复合电极的一端外侧设置导电铜梁1。

实施例2

如图1～3，铅-钢层状复合电极包括导电铜梁1、铅基合金包覆层2、第三过渡组元金属层3和内芯4，其中，钢材内芯1外围由内到外依次复合第三过渡组元金属层3、包覆层2，且在复合电极的一端外侧设置导电铜梁1。